Цель: ознакомиться с зажимными механизмами: рычажного, клинового, резьбового и эксцентрикового типа. Рассчитать силу зажима для этих механизмов.

Рычажные механизмы.

Рычажные зажимные устройства (рис. 1) чаще всего применяются в сложных зажимных системах. С по­мощью рычагов можно изменять значение и направление дей­ствия сил, а также закреплять заготовки в двух местах. Рычажные механизмы имеют несложную конструкцию, обес­печивают постоянство усилия зажима, просты и надежны в эксплуатации. Их недостаток — отсутствие самоторможения.

Расчет рычажных устройств сводится к выявлению соотно­шения сил зажима W и привода Р . Для двухплечевого изогну­того рычага с учетом сил трения его можно найти из условия (уравнения) равновесия — равенства нулю суммы моментов от­носительно оси вращения О (рис. 1.а):

где — плечи действия сил W, Р_пр и сил трения = , F₂ = Wf , мм; R₃— общая реакция оси (цапфы) рычага, направленная из точки О пересечения равнодействующих R и R₂ по касательной к окружности радиусом и определяемая из силового многоугольника (рис.1.6);

при равных углах трения

при

при при ;

— ра­диус круга трения в цапфе, = f'r (здесь — коэффициент трения в цапфе; = 0,18...0,20; г — радиус цапфы), мм.

После подстановки значений R₃ в уравнение равновесия мож­но получить формулы расчета по известным значениям W для различных условий:

при

при

при

Для двухплечевых прямых рычагов (рис.1.в, г) уравнение равновесия будет таким же, как и в предыдущем случае. После подстановки в уравнение значения R₃= ( +W) (l/cos ) и ре­шения его относительно получим формулу расчета силы привода по известной силе зажима W:

Упрощенный расчет рычажных зажимных устройств (без учета сил трения) можно вести из условия равновесия рычагов при действии создаваемых силами и W моментов относи­тельно осей вращения. Для зажимных устройств, представлен­ных на рис.1 условие равновесия без учета сил трения выра­зится равенством

отсюда

P_np=Wl₂/l

Коэффициент усиления k_y= W/

Рассчитываем силу зажима:

Рис.1. Рычажные зажимные устройства со схемами действия сил а-двухплечевой изогнутый рычаг; б-силовой многоугольник(план сил); в,г-двухплечевые прямые рычаги

Рис. 2. Рычажный механизм зажима.

Клиновые механизмы.

Клиновые механизмы компактны по конструкции, обеспечи­вают постоянство сил закрепления и самоторможение, однако требуют хорошей защиты от загрязнения и попадания стружки. Клиновые механизмы, используемые в станочных приспособле­ниях, бывают с односкосым клином без роликов и с роликами, которые обычно применяются в качестве усилителей пневмо- и гидроприводов, и многоклиновые самоцентрирующие, исполь­зуемые в конструкциях патронов и оправок.

Исходя из условия равновесия клинового механизма с одно­скосым клином с трением на обеих поверхностях клина (рис. 3), усилие зажима можно рассчитать по формуле

Рис. 3. Расчетная схема клинового механизма. Рис. 4. Схема клиноплунжерного                                                                                                  механизма (а) и планы сил, действующих                                                                                                    на клин (б) и плунжер (в).

где Q — усилие, приложенное к клину, Н; — угол скоса клина, град; — угол трения на наклонной плоскости клина; — угол трения на горизонтальной плоскости клина.

При том же условии для клинового механизма с односкосным клином с двумя роликами усилие зажима равно:

где — соответственно приведенный угол трения качения на наклонной и горизонтальной плоскостях клина.

В многоклиновых самоцентрирующих механизмах усилие за­жима каждым клином равно W/п, где п — число клиновых элементов в механизме.

Отношение усилия зажима W к исходной силе привода Q является передаточным отношением сил i=W/Q.

Клиновые зажимные устройства используются для непосредственного зажима заготовок (реже) и в сложных зажимных системах (чаще). Эти устройства просты в изготовлении, компакты, позволяют изменять значение и направление зажимных сил, могут обладать свойством самоторможения. Чаще всего клиновые зажимные устройства применяются в виде клиноплунжерных механизмов (рис. 4) с одноопорными (консольными) и двухопорными плунжерами, без роликов и с роликами; с односкосными и двухскосными клиньями с опорой на поверхность корпуса и на ролики; с двухсторонними и круговыми (в виде конических поверхностей) клиньями, с двумя и более консольными плунжерами с роликами и без роликов; с другими схемами устройства.

Рассчитываем силу зажима:

Где α=5˚ при f=0.1 tgφ=f=0.1, φ=5.7˚

φ₁ - угол трения на поверхности скоса,

φ₂ - угол трения на прямой поверхности.